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Los fundamentos de la presión de aire

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Presión del aire, presión atmosférica, o presión barométrica, es la presión ejercida sobre una superficie por el peso de una masa de aire (y sus moléculas) sobre ella.

¿Qué tan pesado es el aire?

La presión del aire es un concepto difícil. ¿Cómo puede algo invisible tener masa y peso? El aire tiene masa porque está formado por una mezcla de gases que tienen masa. Sume el peso de todos estos gases que componen el aire seco (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, hidrógeno y otros) y obtendrá el peso del aire seco.

El peso molecular, o masa molar, del aire seco es de 28.97 gramos por mol. Si bien eso no es mucho, una masa de aire típica está compuesta por un número increíblemente grande de moléculas de aire. Como tal, puede comenzar a ver cómo el aire puede tener un peso considerable cuando se suman las masas de todas las moléculas.

Alta y baja presión de aire

Entonces, ¿cuál es la conexión entre las moléculas y la presión del aire? Si aumenta el número de moléculas de aire sobre un área, hay más moléculas para ejercer presión sobre esa área y aumenta su presión atmosférica total. Esto es lo que llamamos presión alta. Del mismo modo, si hay menos moléculas de aire sobre un área, la presión atmosférica disminuye. Esto se conoce como baja presión.

La presión del aire no es uniforme en toda la Tierra. Varía de 980 a 1050 milibares y cambia con la altitud. Cuanto mayor es la altitud, menor es la presión del aire. Esto se debe a que el número de moléculas de aire disminuye a mayores altitudes, lo que disminuye la densidad del aire y la presión del aire. La presión del aire es más alta al nivel del mar, donde la densidad del aire es mayor.

Conceptos básicos de presión de aire

Hay 5 conceptos básicos sobre la presión del aire:

  • Aumenta a medida que aumenta la densidad del aire y disminuye a medida que disminuye la densidad del aire.
  • Aumenta a medida que aumentan las temperaturas y disminuye a medida que las temperaturas se enfrían.
  • Aumenta a altitudes más bajas y disminuye a altitudes más altas.
  • El aire se mueve de alta presión a baja presión.
  • La presión del aire se mide con un instrumento meteorológico conocido como barómetro. (Es por eso que a veces también se le llama "presión barométrica").

Medición de presión de aire

Este es un primer plano de la aguja en la indicación 'Cambiar' de un barómetro aneroide utilizado para medir la presión del aire. Gannet77 / E + / Getty Images

UNA barómetro se usa para medir la presión atmosférica en unidades llamadas atmósferas o milibares. El tipo más antiguo de barómetro es el baromete de mercurior. Este instrumento mide el mercurio a medida que sube o baja en el tubo de vidrio del barómetro. Dado que la presión atmosférica es básicamente el peso del aire en la atmósfera sobre el depósito, el nivel de mercurio en el barómetro continuará cambiando hasta que el peso del mercurio en el tubo de vidrio sea exactamente igual al peso del aire sobre el depósito. Una vez que los dos han dejado de moverse y están equilibrados, la presión se registra "leyendo" el valor a la altura del mercurio en la columna vertical.

Si el peso del mercurio es menor que la presión atmosférica, el nivel de mercurio en el tubo de vidrio aumentará (alta presión). En áreas de alta presión, el aire se hunde hacia la superficie de la tierra más rápidamente de lo que puede fluir hacia las áreas circundantes. Dado que el número de moléculas de aire sobre la superficie aumenta, hay más moléculas para ejercer una fuerza sobre esa superficie. Con un mayor peso de aire por encima del depósito, el nivel de mercurio se eleva a un nivel más alto.

Si el peso del mercurio es mayor que la presión atmosférica, el nivel de mercurio caerá (baja presión). En áreas de baja presión, el aire sale de la superficie de la Tierra más rápidamente de lo que puede ser reemplazado por el aire que fluye desde las áreas circundantes. Como el número de moléculas de aire sobre el área disminuye, hay menos moléculas para ejercer una fuerza sobre esa superficie. Con un peso reducido de aire por encima del depósito, el nivel de mercurio cae a un nivel inferior.

Otros tipos de barómetros incluyen barómetros aneroides y digitales. Barómetros aneroides no contienen mercurio ni ningún otro líquido, pero tienen una cámara metálica sellada y hermética. La cámara se expande o contrae en respuesta a los cambios de presión y se utiliza un puntero en un dial para indicar lecturas de presión. Los barómetros modernos son digitales y pueden medir la presión atmosférica con precisión y rapidez. Estos instrumentos electrónicos muestran las lecturas actuales de presión atmosférica en una pantalla de visualización.

Sistemas de baja y alta presión

La presión atmosférica se ve afectada por el calentamiento diurno del sol. Este calentamiento no se produce de manera uniforme en toda la Tierra, ya que algunas áreas se calientan más que otras. A medida que el aire se calienta, se eleva y puede dar lugar a un sistema de baja presión.

La presión en el centro de un sistema de baja presión es más bajo que el aire en el área circundante. Los vientos soplan hacia el área de baja presión haciendo que el aire en la atmósfera se eleve. El vapor de agua en el aire ascendente se condensa formando nubes y, en muchos casos, precipitaciones. Debido al efecto Coriolis, resultado de la rotación de la Tierra, los vientos en un sistema de baja presión circulan en sentido antihorario en el hemisferio norte y en sentido horario en el hemisferio sur. Los sistemas de baja presión pueden producir tormentas y climas inestables como ciclones, huracanes y tifones. Como regla general, los mínimos tienen una presión de alrededor de 1000 milibares (29.54 pulgadas de mercurio). A partir de 2016, la presión más baja jamás registrada en la Tierra fue de 870 mb (25,69 inHg) en el ojo del Typhoon Tip sobre el Océano Pacífico el 12 de octubre de 1979.

En sistemas de alta presión, el aire en el centro del sistema está a una presión más alta que el aire en el área circundante. El aire en este sistema se hunde y se aleja de la alta presión. Este aire descendente reduce el vapor de agua y la formación de nubes, lo que resulta en vientos ligeros y clima estable. El flujo de aire en un sistema de alta presión es opuesto al de un sistema de baja presión. El aire circula en sentido horario en el hemisferio norte y en sentido antihorario en el hemisferio sur.

Artículo editado por Regina Bailey

Fuentes

  • Britannica, The Editors of Encyclopaedia. "Presión atmosférica." Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5 de marzo de 2018, www.britannica.com/science/atmospheric-pressure.
  • Sociedad Geográfica Nacional. "Barómetro." Sociedad Geográfica Nacional, 9 de octubre de 2012, www.nationalgeographic.org/encyclopedia/barometer/.
  • "Los altibajos de la presión del aire". Seguridad del clima invernal | Centro UCAR para la educación científica, scied.ucar.edu/shortcontent/highs-and-lows-air-pressure.